根據(jù)近年衛(wèi)生部統(tǒng)計(jì)公報(bào)，在我國(guó)，每千人口執(zhí)業(yè)（助理）醫(yī)師僅為1.82人，醫(yī)患比例懸殊帶來(lái)了揮之不去的“看病難”問(wèn)題。培養(yǎng)一個(gè)專業(yè)醫(yī)生需要多年的時(shí)間和高昂的成本，更別提成就一個(gè)經(jīng)驗(yàn)豐富的三甲醫(yī)院醫(yī)生所需要累積的海量經(jīng)驗(yàn)值。想象一下，如果人工智能能讓機(jī)器像醫(yī)學(xué)院學(xué)生一樣“學(xué)習(xí)”，模擬將“小白”培養(yǎng)成超聲診斷醫(yī)生的過(guò)程，未來(lái)，醫(yī)院的診斷效率無(wú)疑將大大提高，每個(gè)患者也將能夠獲得更充分的醫(yī)療資源。
人工智能與智慧醫(yī)療的結(jié)合應(yīng)如何尋找突破口？英特爾專家指出，在臨床，醫(yī)療影像是協(xié)助醫(yī)生判斷病情的重要信息，醫(yī)療數(shù)據(jù)中有超過(guò)90%的數(shù)據(jù)來(lái)自于醫(yī)學(xué)影像。英特爾正攜手浙江大學(xué)與德尚韻興孔德興教授團(tuán)隊(duì)，從甲狀腺結(jié)節(jié)篩查入手，探索人工智能在臨床上輔助診斷的機(jī)遇。
比你聰明還比你勤奮，機(jī)器苦學(xué)成才
與英特爾的合作下，浙江德尚韻興圖像科技有限公司研發(fā)出的一套基于超聲影像的甲狀腺結(jié)節(jié)良惡性的輔助診斷系統(tǒng)——“DE-超聲機(jī)器人”，正通過(guò)深度學(xué)習(xí)，將“機(jī)器小白”培養(yǎng)成醫(yī)生的得力助手，幫助從三甲醫(yī)院到基層醫(yī)院的醫(yī)生進(jìn)行甲狀腺結(jié)節(jié)的診斷。輔助診斷系統(tǒng)的原理依托于深度學(xué)習(xí)技術(shù)，利用兩萬(wàn)多張有標(biāo)注結(jié)果的超聲影像樣本，對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行訓(xùn)練，使其擁有“診斷”的能力。使用這套系統(tǒng)不需要加重醫(yī)生的工作負(fù)擔(dān)，只需要跟日常檢查一樣，拍一張照片，系統(tǒng)便會(huì)進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別。更給力的是，機(jī)器識(shí)別完能告訴人們結(jié)節(jié)的位置，結(jié)節(jié)的特征，甚至結(jié)節(jié)的良惡性。
為了在準(zhǔn)確率方面取得更好的成績(jī)，機(jī)器在深度學(xué)習(xí)過(guò)程中需要吃透海量樣本，這些學(xué)習(xí)樣本來(lái)自于脫敏處理后的精標(biāo)準(zhǔn)病歷。值得指出的是，初始的B超圖像上有很多信息，不僅僅是甲狀腺，還有氣管、血管，各種各樣的軟組織都在成像里面，給識(shí)別帶來(lái)很大難度。經(jīng)過(guò)學(xué)習(xí)大量樣本，該輔助診斷系統(tǒng)像不斷汲取經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)學(xué)院學(xué)生一樣，逐漸成長(zhǎng)為經(jīng)驗(yàn)?zāi)茇S富的醫(yī)學(xué)助理，目前，這套基于人工智能開(kāi)發(fā)的智能診斷輔助系統(tǒng)確率達(dá)到了85%以上。
在學(xué)習(xí)過(guò)程中，系統(tǒng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)根據(jù)分類觀察某一類甲狀腺結(jié)節(jié)成像，總結(jié)分析良性結(jié)節(jié)有哪些特征，惡性里面有哪些特征。在英特爾強(qiáng)大的算力支持下，機(jī)器提取的特征會(huì)比人眼觀察到的特征多得多，所以準(zhǔn)確率高于人類醫(yī)生的平均水平，有些的微小的特征，人眼會(huì)漏過(guò)的，機(jī)器卻能全面捕捉到。
醫(yī)科學(xué)霸的強(qiáng)大內(nèi)核：英特爾全面助力
深度學(xué)習(xí)是一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，浙江大學(xué)求是特聘教授、德尚韻興首席科學(xué)家孔德興表示，這套系統(tǒng)的獨(dú)特之處在于，它在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)里面加入了數(shù)學(xué)的元素，比如旋轉(zhuǎn)不變性，此外，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練是用兩個(gè)子網(wǎng)絡(luò)來(lái)承擔(dān)的，這使得處理速度有提升，精度有明顯提高。據(jù)悉，這兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)都屬于三維的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（3D CNN），但是根據(jù)承擔(dān)的工作任務(wù)不同，CNN在每個(gè)網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)也不一樣。
為了處理大量的樣本，并從大量樣本里面提取特征，需要配備功能很強(qiáng)的服務(wù)器來(lái)支撐這樣的訓(xùn)練?；诖?，德尚韻興從2016年開(kāi)始與英特爾展開(kāi)合作。在把輔助診斷系統(tǒng)的模型遷移到英特爾至強(qiáng)融核平臺(tái)上進(jìn)行訓(xùn)練后，系統(tǒng)的處理能力和效率方面都有顯著的進(jìn)步。訓(xùn)練中采集大量的醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)，通過(guò)醫(yī)學(xué)專家標(biāo)定后，進(jìn)行訓(xùn)練。接下來(lái)，這些數(shù)據(jù)的訓(xùn)練在英特提供的至強(qiáng)融核上進(jìn)行，從而把網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)給確定下來(lái)。訓(xùn)練完之后就可以把這套系統(tǒng)部署到網(wǎng)上，還可以形成單機(jī)版，“學(xué)成”后在醫(yī)院就可以試用了。
該系統(tǒng)是在本地專屬的服務(wù)器上進(jìn)行訓(xùn)練的，英特爾為其提供了多項(xiàng)幫助，包括至強(qiáng)融核計(jì)算平臺(tái)和可調(diào)用的函數(shù)庫(kù)等。目前，有多臺(tái)定制的英特爾服務(wù)器投用于該項(xiàng)目，就甲狀腺檢測(cè)的模型訓(xùn)練時(shí)間來(lái)說(shuō)，用8核的服務(wù)器運(yùn)行需要12個(gè)小時(shí)左右。除了至強(qiáng)融核，英特爾還在多個(gè)維度協(xié)助了該項(xiàng)醫(yī)學(xué)項(xiàng)目的發(fā)展，從底層核心的函數(shù)庫(kù)，到FPGA，直到產(chǎn)品在云上的推廣和線下醫(yī)院的推廣。
造福人類的AI才是好AI
目前，浙江大學(xué)與德尚韻興攜手英特爾的輔助診斷系已經(jīng)部署于臨床試點(diǎn)應(yīng)用。隨著人工智能在醫(yī)學(xué)輔助診斷領(lǐng)域的應(yīng)用不斷深入，將為緊張的醫(yī)療資源分配帶來(lái)緩解。未來(lái)的商業(yè)模式主要有兩種，分別惠及不同的醫(yī)療基礎(chǔ)設(shè)施現(xiàn)狀。一種是通過(guò)云端部署在網(wǎng)絡(luò)上，主要布局于新疆、西藏等偏遠(yuǎn)地區(qū)，針對(duì)這些地區(qū)地域廣闊，基層醫(yī)院分布分散的問(wèn)題，能大大提升診療效率。另一種是單機(jī)版，適合城市醫(yī)療體檢中心等業(yè)務(wù)非常繁忙的場(chǎng)景，可要求實(shí)時(shí)檢測(cè)。在這種情況下，單機(jī)版可部署在超聲機(jī)旁邊，醫(yī)生一邊掃描，機(jī)器一邊在視頻里實(shí)時(shí)探測(cè)結(jié)節(jié)。
作為AI技術(shù)的領(lǐng)軍者和普及者，英特爾在AI的應(yīng)用生態(tài)中無(wú)疑扮演著重要的角色。在其推動(dòng)下，形成了包括浙江大學(xué)與德尚韻興等領(lǐng)先機(jī)構(gòu)在內(nèi)的人工智能“朋友圈”，共同推動(dòng)AI在中國(guó)的加速，讓AI在更多領(lǐng)域找到應(yīng)用的結(jié)合點(diǎn)，廣泛造福人類。
